1
00:00:00,975 --> 00:00:04,772
В 2015 году 25 команд со всего мира

2
00:00:04,772 --> 00:00:07,402
соревновались в создании
роботов для спасательных служб.

3
00:00:07,702 --> 00:00:09,487
При этом роботы должны были уметь

4
00:00:09,627 --> 00:00:11,089
пользоваться электроприборами,


5
00:00:11,273 --> 00:00:12,918
работать на пересечённой местности

6
00:00:13,042 --> 00:00:14,162
и водить автомобиль.

7
00:00:15,192 --> 00:00:17,333
Всё это, конечно, впечатляет,

8
00:00:18,458 --> 00:00:21,250
но взгляните на тело
робота-победителя HUBO.

9
00:00:22,208 --> 00:00:24,378
Вот HUBO пытается выйти из машины.

10
00:00:24,542 --> 00:00:25,798
И учтите,

11
00:00:26,292 --> 00:00:27,959
видео ускорено в три раза.

12
00:00:28,083 --> 00:00:29,799
(Смех)

13
00:00:32,750 --> 00:00:35,726
HUBO от корейской команды KAIST —
это сверхпередовой робот

14
00:00:35,726 --> 00:00:37,154
с впечатляющими возможностями.

15
00:00:37,382 --> 00:00:39,684
Однако внешне он не сильно
отличается от роботов,

16
00:00:39,688 --> 00:00:41,861
которых мы видели
несколько десятилетий назад.

17
00:00:42,625 --> 00:00:44,902
Если посмотреть на конкурентов HUBO,

18
00:00:46,000 --> 00:00:48,581
их движения тоже выглядят
довольно искусственными.

19
00:00:49,095 --> 00:00:51,351
Их тела — это сложные
механические конструкции,

20
00:00:51,375 --> 00:00:52,976
собранные из жёстких материалов,

21
00:00:53,000 --> 00:00:56,161
вроде металла и обычных электродвигателей.

22
00:00:56,465 --> 00:00:58,246
При их создании явно не учитывали

23
00:00:58,250 --> 00:01:01,273
низкую стоимость, безопасность

24
00:01:01,273 --> 00:01:03,884
и способность работать
в постоянно меняющихся условиях.

25
00:01:04,208 --> 00:01:06,856
Мы сильно продвинулись
в разработке мозга роботов,

26
00:01:07,000 --> 00:01:08,792
но их тела всё ещё примитивны.

27
00:01:10,625 --> 00:01:12,003
Это моя дочь Надя.

28
00:01:12,617 --> 00:01:13,993
Ей всего пять лет,

29
00:01:14,347 --> 00:01:16,923
но она может выйти из машины
гораздо быстрее, чем HUBO.

30
00:01:16,947 --> 00:01:18,684
(Смех)

31
00:01:18,708 --> 00:01:21,101
Также она может легко лазить по турникам,

32
00:01:21,125 --> 00:01:23,858
гораздо лучше любого
современного робота-андроида.

33
00:01:24,292 --> 00:01:25,643
В отличие от HUBO,

34
00:01:25,667 --> 00:01:29,393
человеческое тело широко использует
потенциал мягких и гнущихся материалов,

35
00:01:29,417 --> 00:01:30,801
как мышц и кожи.

36
00:01:31,375 --> 00:01:33,756
Нам нужно новое поколение
тел для роботов,

37
00:01:33,756 --> 00:01:36,305
обладающих изящностью, эффективностью

38
00:01:36,305 --> 00:01:39,517
и природными мягкими материалами.

39
00:01:40,292 --> 00:01:44,518
Всё это и положило начало
новой области исследований —

40
00:01:44,542 --> 00:01:45,856
мягкой робототехнике.

41
00:01:46,450 --> 00:01:49,323
Моя исследовательская группа
и наши партнёры по всему миру —

42
00:01:49,323 --> 00:01:52,585
мы применяем мягкие компоненты,
подобные мышцам и коже,

43
00:01:53,083 --> 00:01:55,673
для создания гибких и проворных роботов,

44
00:01:55,887 --> 00:01:57,629
приближающихся по своим способностям

45
00:01:57,629 --> 00:02:00,875
к организмам дикой природы.

46
00:02:02,458 --> 00:02:05,673
Я всегда находил особое
вдохновение в мышцах.

47
00:02:06,167 --> 00:02:07,709
В наше время это не удивительно.

48
00:02:08,333 --> 00:02:11,934
Я ещё и австриец и понимаю,
что могу звучать, как Терминатор Арни.

49
00:02:11,958 --> 00:02:13,518
(Смех)

50
00:02:15,000 --> 00:02:17,976
Мышцы — это настоящий шедевр эволюции.

51
00:02:18,000 --> 00:02:19,533
Они способны к регенерации

52
00:02:19,533 --> 00:02:21,832
и тесно взаимодействуют
с нервными рецепторами,

53
00:02:21,832 --> 00:02:24,717
получая обратную связь
на движения и окружающую среду.

54
00:02:25,083 --> 00:02:28,796
Они могут сокращаться с огромной
скоростью, как крылья колибри.

55
00:02:29,052 --> 00:02:31,906
Они могут быть настолько сильными,
что перемещают тело слона.

56
00:02:32,000 --> 00:02:36,599
И легко адаптируются, как необычайно
гибкие шупальца осьминога —

57
00:02:36,917 --> 00:02:40,570
беспозвоночного, который способен целиком
пролезть через крошечное отверстие.

58
00:02:41,250 --> 00:02:45,143
Приводы роботов функционально
подобны мышцам животных:

59
00:02:45,167 --> 00:02:47,018
это главные части тела,

60
00:02:47,042 --> 00:02:49,813
которые инициируют движение
и взаимодействуют с окружением.

61
00:02:50,597 --> 00:02:52,793
Так, если бы мы смогли
создать мягкие приводы,

62
00:02:53,117 --> 00:02:54,401
или искусственные мышцы,

63
00:02:54,625 --> 00:02:56,226
которые подвижны, гибки

64
00:02:56,250 --> 00:02:58,623
и сравнимы с настоящими
в плане эффективности,

65
00:02:58,623 --> 00:03:00,938
то мы бы смогли создать
практически любого робота

66
00:03:00,938 --> 00:03:02,167
почти для любой цели.

67
00:03:03,167 --> 00:03:06,351
Неудивительно, что люди
десятилетиями пытаются

68
00:03:06,375 --> 00:03:09,268
воспроизвести поразительные
способности мышц,

69
00:03:09,292 --> 00:03:10,745
но это действительно трудно.

70
00:03:12,583 --> 00:03:14,059
Примерно лет 10 назад,

71
00:03:14,083 --> 00:03:16,809
будучи аспирантом в Австрии,

72
00:03:16,833 --> 00:03:18,934
я с коллегами обнаружил,

73
00:03:18,958 --> 00:03:23,101
пожалуй, одну из первых публикаций
об искусственных мышцах,

74
00:03:23,125 --> 00:03:24,796
датированную 1880 годом.

75
00:03:25,000 --> 00:03:28,137
«Об изменении формы
и объёма диэлектрических тел

76
00:03:28,137 --> 00:03:29,714
под воздействием электричества»,

77
00:03:29,714 --> 00:03:32,809
автор статьи — немецкий физик
Вильгельм Рентген.

78
00:03:32,833 --> 00:03:35,875
Многие из вас знают его как
первооткрывателя рентгеновских лучей.

79
00:03:37,132 --> 00:03:39,485
Следуя его инструкциям, мы взяли две иглы,

80
00:03:39,485 --> 00:03:41,589
подключили их к источнику
высокого напряжения

81
00:03:41,589 --> 00:03:44,309
и поместили рядом с прозрачной
резиновой пластиной,

82
00:03:44,313 --> 00:03:46,417
предварительно натянутой
на пластиковую раму.

83
00:03:47,333 --> 00:03:48,758
Когда мы подали ток,

84
00:03:48,992 --> 00:03:50,191
резина деформировалась,

85
00:03:50,375 --> 00:03:52,979
и так же, как бицепс сгибает руку,

86
00:03:53,583 --> 00:03:55,466
резина согнула пластиковую раму.

87
00:03:56,020 --> 00:03:57,123
Это подобно магии.

88
00:03:57,123 --> 00:03:59,104
Иглы даже не касаются резиновой пластины.

89
00:03:59,958 --> 00:04:02,476
Применять такие иглы
не очень целесообразно

90
00:04:02,476 --> 00:04:04,283
при управлении искусственными мышцами,

91
00:04:04,567 --> 00:04:07,409
но после этого удивительного
эксперимента я загорелся идеей.

92
00:04:07,849 --> 00:04:10,891
Я хотел придумать новые способы
для создания искусственных мышц,

93
00:04:10,891 --> 00:04:13,254
чтобы они отвечали реальным
задачам этого мира.

94
00:04:13,708 --> 00:04:17,434
В последующие годы я работал
над различными технологиями,

95
00:04:17,434 --> 00:04:18,743
весьма многообещающими,

96
00:04:18,743 --> 00:04:21,695
но всегда возникали
трудноразрешимые проблемы.

97
00:04:22,833 --> 00:04:24,198
В 2015 году,

98
00:04:24,198 --> 00:04:26,881
открыв собственную лабораторию
при Университете Колорадо,

99
00:04:26,881 --> 00:04:29,107
я захотел протестировать
совершенно новую идею.

100
00:04:29,107 --> 00:04:33,708
Мне хотелось совместить высокую скорость
и эффективность электрических приводов

101
00:04:34,042 --> 00:04:36,792
с гибкостью и подвижностью
мягких жидкостных приводов.

102
00:04:37,458 --> 00:04:38,692
Поэтому я подумал,

103
00:04:38,692 --> 00:04:42,073
что, может, мне удастся найти новое
применение древним научным знаниям.

104
00:04:42,167 --> 00:04:44,434
На этой диаграмме изображено
физическое явление,

105
00:04:44,434 --> 00:04:46,445
известное как тензор напряжений Максвелла.

106
00:04:46,445 --> 00:04:48,282
Если взять две металлические пластины,

107
00:04:48,282 --> 00:04:50,226
поместить их в контейнер с маслом

108
00:04:50,250 --> 00:04:51,893
и подать напряжение,

109
00:04:51,917 --> 00:04:55,851
из-за тензора напряжений Максвелла
масло устремится вверх, между пластин.

110
00:04:55,851 --> 00:04:57,315
Именно это вы здесь и видите.

111
00:04:57,315 --> 00:04:58,460
В общем, мы решили

112
00:04:58,460 --> 00:05:01,684
взять за основу это физическое
явление, чтобы двигать масло

113
00:05:01,708 --> 00:05:04,518
внутри мягких, пластичных структур.

114
00:05:04,542 --> 00:05:06,893
И это сработало на удивление хорошо.

115
00:05:06,917 --> 00:05:09,601
Гораздо лучше, чем я предполагал.

116
00:05:09,625 --> 00:05:11,769
Вместе с выдающейся командой студентов

117
00:05:11,769 --> 00:05:15,062
мы положили этот принцип
в основу новой технологии —

118
00:05:15,062 --> 00:05:17,529
разработки искусственных мышц HASEL.

119
00:05:17,917 --> 00:05:21,018
Мышцы HASEL достаточно мягкие,
способные поднять малину,

120
00:05:21,042 --> 00:05:22,443
не раздавив ягоду.

121
00:05:24,542 --> 00:05:27,750
Они могут расслабляться
и сокращаться, как настоящие.

122
00:05:29,625 --> 00:05:32,083
И делать это даже быстрее,
чем настоящие мышцы.

123
00:05:32,698 --> 00:05:35,601
Их можно увеличить пропорционально
необходимой выходной силе.

124
00:05:35,605 --> 00:05:38,160
Здесь они поднимают пятилитровую
канистру с водой.

125
00:05:38,780 --> 00:05:40,794
Они могут управлять роботизированной рукой

126
00:05:40,794 --> 00:05:43,252
и даже считывать своё
положение в пространстве.

127
00:05:45,292 --> 00:05:48,000
Мышцы HASEL способны
двигаться с большой точностью,

128
00:05:49,292 --> 00:05:52,087
при этом они также могут двигаться плавно

129
00:05:52,087 --> 00:05:55,122
или рывкообразно, как, например,
при подкидывании мяча в воздух.

130
00:05:57,275 --> 00:05:59,008
Погружённые в масло,

131
00:06:00,667 --> 00:06:04,208
искусственные мышцы HASEL
могут стать невидимыми.

132
00:06:07,745 --> 00:06:09,922
Как же работают искусственные мышцы HASEL?

133
00:06:10,542 --> 00:06:12,226
Вы будете удивлены.

134
00:06:12,250 --> 00:06:15,434
Они сделаны из довольно
дешёвых и доступных материалов.

135
00:06:15,458 --> 00:06:17,726
Вы даже можете воспроизвести

136
00:06:17,726 --> 00:06:19,619
основной принцип их работы у себя дома.

137
00:06:19,735 --> 00:06:22,673
Налейте оливковое масло
в пару герметичных пакетов.

138
00:06:22,683 --> 00:06:25,065
Постарайтесь по возможности
избавиться от пузырей.

139
00:06:25,583 --> 00:06:28,684
Затем поместите стеклянную пластину
на одной стороне пакета.

140
00:06:28,684 --> 00:06:31,173
При надавливании сверху
пакет начнёт сжиматься.

141
00:06:31,792 --> 00:06:34,458
Силу сжатия легко контролировать.

142
00:06:35,167 --> 00:06:38,006
С маленьким весом мы
увидим маленькое сжатие.

143
00:06:38,006 --> 00:06:41,125
Со средним весом — среднее.

144
00:06:42,125 --> 00:06:45,018
С больши́м весом — большое.

145
00:06:45,042 --> 00:06:49,556
Только для HASEL мы заменим
силу нажатия руки или груза

146
00:06:49,556 --> 00:06:51,446
электрической силой.

147
00:06:51,446 --> 00:06:53,708
HASEL означает «гидравлически усиленные

148
00:06:53,918 --> 00:06:56,893
самовосстанавливающиеся
электростатические приводы».

149
00:06:56,917 --> 00:07:00,101
Здесь вы видите конфигурацию
приводов, известную как Peano-HASEL, —

150
00:07:00,125 --> 00:07:02,417
лишь один из возможных дизайнов.

151
00:07:03,083 --> 00:07:06,648
По сути, необходимо взять гибкий полимер,
как герметичный пластиковый пакет.

152
00:07:06,648 --> 00:07:09,703
наполнить его изоляционной жидкостью,
например оливковым маслом,

153
00:07:09,703 --> 00:07:11,434
но вместо стеклянной пластины

154
00:07:11,438 --> 00:07:14,250
поместить с одной стороны
пакета электропроводник.

155
00:07:14,958 --> 00:07:17,601
Чтобы создать что-то более
похожее на мышечные волокна,

156
00:07:17,625 --> 00:07:19,601
можно соединить несколько пакетов вместе

157
00:07:19,625 --> 00:07:21,768
и прикрепить груз с одной стороны.

158
00:07:21,792 --> 00:07:23,167
Затем мы подаём напряжение.

159
00:07:24,083 --> 00:07:27,393
Теперь электрическое поле
начинает влиять на жидкость.

160
00:07:27,417 --> 00:07:29,101
Оно вытесняет жидкость

161
00:07:29,125 --> 00:07:31,125
и приводит к сокращению мышцы.

162
00:07:32,708 --> 00:07:35,184
Здесь вы видите привод Peano-Hasel

163
00:07:35,208 --> 00:07:39,101
и как он расслабляется
и сокращается при подаче напряжения.

164
00:07:39,125 --> 00:07:40,434
Если смотреть сбоку,

165
00:07:40,458 --> 00:07:43,684
вы увидите, что пакеты имеют
более цилиндрическую форму,

166
00:07:43,708 --> 00:07:45,580
как обычные герметичные пакеты.

167
00:07:46,390 --> 00:07:49,666
Мы также можем поместить такие
мышечные волокна рядом друг с другом,

168
00:07:49,666 --> 00:07:51,819
и они станут ещё более похожими на мышцы,

169
00:07:51,819 --> 00:07:54,752
сокращаясь и расслабляясь
в поперечном сечении.

170
00:07:54,752 --> 00:07:59,003
На этом видео мышцы HASEL поднимают груз,
в двести раз превышающий собственный вес.

171
00:08:00,667 --> 00:08:03,455
А здесь вы видите один из
последних дизайнов мышц HASEL

172
00:08:03,455 --> 00:08:05,618
типа «квадратных пончиков»
и как они работают.

173
00:08:05,618 --> 00:08:09,515
Они могут сокращаться необычно быстро,
достигая сверхчеловеческих скоростей.

174
00:08:11,333 --> 00:08:14,309
Они настолько сильные,
что даже могут оторваться от земли.

175
00:08:14,333 --> 00:08:15,667
(Смех)

176
00:08:16,917 --> 00:08:20,434
В целом мышцы HASEL могут
стать первой технологией,

177
00:08:20,458 --> 00:08:23,976
которая обгонит настоящие
мышцы в плане производительности

178
00:08:24,000 --> 00:08:27,143
и которая может быть воспроизведена
в промышленном масштабе.

179
00:08:27,167 --> 00:08:29,843
Но это также молодая технология.
Мы только начали.

180
00:08:29,843 --> 00:08:33,281
У нас много идей, как значительно повысить
производительность мышц HASEL,

181
00:08:33,281 --> 00:08:36,290
как применить новые материалы
и улучшить дизайн, чтобы они могли

182
00:08:36,290 --> 00:08:41,342
технологически превзойти биологические
мышцы и традиционные электродвигатели.

183
00:08:42,250 --> 00:08:45,507
Перейдём к более сложным дизайнам
мышц HASEL для биоробототехники.

184
00:08:45,507 --> 00:08:47,324
Здесь вы видите скорпиона из пластика,

185
00:08:47,324 --> 00:08:49,294
который умеет охотиться с помощью хвоста,

186
00:08:49,294 --> 00:08:51,206
в данном случае — за воздушным шариком.

187
00:08:51,206 --> 00:08:52,287
(Смех)

188
00:08:52,287 --> 00:08:54,628
Возвращаясь к изначальному
источнику вдохновения —

189
00:08:54,628 --> 00:08:57,351
гибкости щупалец осьминога и хобота слона,

190
00:08:57,375 --> 00:09:00,143
мы теперь способны создавать
бесступенчатые мягкие приводы,

191
00:09:00,167 --> 00:09:03,292
которые необычайно похожи на настоящие.

192
00:09:05,713 --> 00:09:09,973
Что меня особенно вдохновляет, так это
практическое применение мышц HASEL.

193
00:09:10,583 --> 00:09:12,976
Они лягут в основу мягких
роботических механизмов,

194
00:09:13,000 --> 00:09:15,351
которые способны улучшить качество жизни.

195
00:09:15,355 --> 00:09:19,038
Мягкая робототехника положит начало
новому поколению реалистичных протезов

196
00:09:19,208 --> 00:09:21,263
для людей, прошедших ампутацию.

197
00:09:21,458 --> 00:09:23,268
Здесь вы видите, как пара мышц HASEL

198
00:09:23,292 --> 00:09:25,875
управляет пальцем-протезом.

199
00:09:27,542 --> 00:09:31,497
Может, однажды мы даже сможем присоединять
роботизированные механизмы к нашим телам.

200
00:09:33,125 --> 00:09:35,250
На первый взгляд, это звучит пугающе.

201
00:09:36,797 --> 00:09:38,838
Но когда я думаю о своих
бабушке и дедушке

202
00:09:38,838 --> 00:09:41,726
и о том, как они стали более
зависимыми от помощи извне

203
00:09:41,750 --> 00:09:45,141
при выполнении повседневных
задач, вроде посещения туалета,

204
00:09:45,875 --> 00:09:48,083
ведь они часто чувствуют себя обузой.

205
00:09:48,958 --> 00:09:52,086
С помощью мягкой робототехники
мы сможем улучшить и восстановить

206
00:09:52,120 --> 00:09:53,851
подвижность и физическую ловкость,

207
00:09:53,875 --> 00:09:56,768
так что пожилые люди
смогут сохранять автономность

208
00:09:56,792 --> 00:09:59,059
дольше в течение жизни.

209
00:09:59,083 --> 00:10:01,713
Может, мы назовём это
«робототехникой против старения»

210
00:10:03,000 --> 00:10:05,458
или даже следующей ступенью
человеческой эволюции.

211
00:10:07,083 --> 00:10:09,934
В отличие от классических жёстких роботов

212
00:10:09,958 --> 00:10:15,103
мягкие роботы будут безопасно работать
рядом с людьми и помогать нам дома.

213
00:10:15,497 --> 00:10:19,109
Мягкая робототехника — ещё молодая
область исследований. Мы только начали.

214
00:10:19,129 --> 00:10:22,068
Я надеюсь, что молодое поколение
с разными навыками и знаниями

215
00:10:22,068 --> 00:10:24,309
присоединится к этому
захватывающему путешествию

216
00:10:24,309 --> 00:10:26,406
и поможет сформировать
будущее робототехники,

217
00:10:26,406 --> 00:10:28,833
внедрив новые концепции,
вдохновлённые природой.

218
00:10:30,708 --> 00:10:31,859
При правильном подходе

219
00:10:32,333 --> 00:10:34,045
мы сможем улучшить качество жизни

220
00:10:34,045 --> 00:10:35,264
для всех нас.

221
00:10:35,264 --> 00:10:36,702
Спасибо.

222
00:10:36,750 --> 00:10:38,347
(Аплодисменты)